Một số quỹ đạo mục tiêu phục vụ mô phỏng huấn luyện trong các đại đội pháo phòng không 37mm-2N tác chiến ngày và đêm

Bài viết trình bày mô tả toán học một số quỹ đạo mục tiêu sử dụng trong quá trình huấn luyện ở các đại đội pháo phòng không hiện nay. Hai quỹ đạo mục tiêu điển hình là quỹ đạo bay thẳng và quỹ đạo bay vòng được xây dựng. Thông số mục tiêu cụ thể được trích xuất từ các tổ hợp phòng không tầm thấp, sau đó đưa vào tính toán mô phỏng trực quan.

Kỹ thuật điều khiển - Điện tử MỘT SỐ QUỸ ĐẠO MỤC TIÊU PHỤC VỤ MÔ PHỎNG HUẤN LUYỆN TRONG CÁC ĐẠI ĐỘI PHÁO PHỊNG KHƠNG 37MM-2N TÁC CHIẾN NGÀY VÀ ĐÊM Vũ Quốc Huy* Tóm tắt: Bài báo trình bày mơ tả tốn học số quỹ đạo mục tiêu sử dụng trình huấn luyện đại đội pháo phòng khơng Hai quỹ đạo mục tiêu điển hình quỹ đạo bay thẳng quỹ đạo bay vòng xây dựng Thơng số mục tiêu cụ thể trích xuất từ tổ hợp phòng khơng tầm thấp, sau đưa vào tính tốn mô trực quan Các mô tả quỹ đạo đóng vai trò quan trọng, làm đầu vào đặt cho hệ thống bám sát hoạt động, hỗ trợ hiệu cho q trình huấn luyện thực tế Từ khóa: Quỹ đạo mục tiêu; Bay thẳng; Bay vòng; Pháo phòng khơng MỞ ĐẦU Trong tổ hợp phòng khơng tầm thấp trang bị cho đại đội pháo phòng khơng nay, trình huấn luyện thường thực với mục tiêu mơ Theo quỹ đạo mục tiêu điển hình xây dựng, tính tốn góc mục tiêu để đưa vào hệ truyền động bám đài quan sát [3] Trong [4] động học mục tiêu khảo sát đầy đủ với nhiều thủ đoạn bay, theo số quỹ đạo bay điển hình xây dựng Để thuận lợi cho công tác huấn luyện chiến đấu cấp đại đội, quỹ đạo mục tiêu bay thẳng bay vòng tròn với vận tốc độ cao khơng đổi tích hợp vào tổ hợp phòng khơng tầm thấp [1] Dựa số huấn luyện thực tế triển khai đại đội PPK 37mm nòng (cPPK 37mm-2N) [1], hai kịch vận động mục tiêu với thông số mô tả quỹ đạo bay thể bảng [2] Trong bảng 1, D0 cự ly ban đầu, θ1t0 góc hướng thời điểm bắt mục tiêu M; P hình chiếu cự ly lên phẳng phẳng hướng Ở kịch thứ nhất, mục tiêu bay thẳng vào trận địa từ cự ly góc hướng ban đầu D0, θ1t0, sau bay Ở kịch thứ hai, ban đầu mục tiêu bay thẳng, bay đến vị trí hình chiếu véc-tơ cự ly D có giá trị P mục tiêu chuyển sang bay vòng tròn Bảng mơ tả thơng số mục tiêu mơ trích xuất từ tổ hợp phòng khơng tầm thấp biên chế đại đội pháo phòng khơng [1], [2] Bảng Thông số mô mục tiêu Quỹ đạo bay Cự ly (m) Góc hướng (ly giác) Độ cao (m) P (m) Vận tốc (m/s) D0 θ1t0 H P v Đường thẳng 9500 1500 350 1000 150 Đường thẳng Đường tròn 9500 1500 350 3000 150 288 Vũ Quốc Huy, “Một số quỹ đạo mục tiêu phục vụ mô … tác chiến ngày đêm.” Thông tin khoa học học cơng ngh nghệ Bài báo trình bày thu ật toán tạo quỹ đạo mục ti tiêu bay th thẳng ẳng và bay vòng phục phục thuật vụ ụ mô huấn luyện đại đội pháo ph phòng òng khơng 37mm-2N 37mm 2N tác chi chiến ến ngày Các tthông hông ssố ố mục ục ti tiêu ccụ ụ thể trong bbảng ảng 1.1 được tính tốn mơ trực quan Nh Nhờ mơ tả t toán h học ọc đđường ờng bay mục ti tiêu, êu, góc bám ttầm ầm vvàà góc bám hư hướng ớng m mục ục tiêu tiêu đư ợc tính tốn cụ thể, llàm àm góc đặt đặt cho hệ bám góc mục ti mục tiêu ccủa đài quan sát trình huấn huấn luyện thực tế tế MƠ T TẢ Ả MỤC TI TIÊU ÊU BAY THEO ĐƯ ĐƯỜNG ỜNG THẲNG V VỚI ỚI VẬN TỐC V VÀ ÀĐ ĐỘ Ộ CAO KHÔNG ĐỔI Mục tiêu Mục tiêu xuất xuất phát từ vị trí M0  xM , yM , zM  , cự c ly D0 góc hướng hư ớng θ1t0, bay thẳng th ẳng vvào trận trận địa với độ cao H vvận ận tốc v không đ đổi ổi;; kkho hoảng ảng cách từ gốc tọa độ đến ến hhình ình chiếu chiếu đđư ường ờng bay mục ti tiêu ON1 = P (hình 11) Hình Mô ttả ả mục ti tiêu chuy chuyển ển động theo đđư ường ờng thẳng thẳng Từ hình hình ta tính đư được: ợc: (1)) xM  ON0 cos 1t  D02  H cos 1t yM  ON0 sin 1t  D02  H sin 1t zM  H Xác định định vận tốc mục ti tiêu: êu: v   v x vy T v z   v sin  1t  v cos  1t (2)) T 0 Mặt khác: θ1t1 = θ1t0 - γ Mặt cos   ON1  ON P D02 - H  P Þ   arccos   D2 - H  Tạp ạp chí Nghi Nghiên ên cứu cứu KH&CN quân uân sự, sự, Số Đặc san TĐH, TĐH, 04 - 2019     289 Kỹỹ thuật điều khiển - Đi Điện ện tử Do đó: 1t1  P  1t  arccos   D H2  (3))     Vị trí mục ti Vị tiêu hhệệ tọa độ cố định mặt đất M  xM , yM , zM  : (4)) xM  xM  vxt; yM  yM  vyt; zM  zM  vzt Thay (2.1 (2.1), ), (2.2 (2.2) 2.2) ((2.3 2.3) (2.4): 2.3) vào (2.4   P 2 xM  D0  H cos 1t  v sin 1t  arccos   D H2      P yM  D  H sin 1t  v cos 1t  arccos   D H2    zM  H 2 (5))   t     t   V i tham ssốố mục ti Với tiêu bbảng ảng 1,, qu quỹ ỹ đạo vvàà góc của mục tiêu mô trường trường hợp nnày ày đư ợc thể nh hình 2 θ1t0 = π rad; θ1t1 = 0,322 rad rad;; M0 (0m, 9500m, 350m) T v  15,800 47, 438  (m/s)  xM yM T T T zM  = 0 9500 350  + 15,800 47, 438 0 t (m) Hình 22 Quỹ góc của mục ti tiêu Quỹ đạo bay thẳng vvà Nhận Nh ận xét: M Mục ục ti tiêu bay th thẳng ẳng vvào tr trận ận địa với vận tốc vvàà độ độ cao không đổi Ở thời điểm t = 188,679s m thời ục tiêu tiêu đđỉnh ỉnh trận trận địa, góc hư hướng ớng 0, góc tầm đạt mục giá tr trịị lớn Khi bay qua đđỉnh ỉnh trận địa, góc hhướng ớng đổi dấu, góc tầm giảm dần Đồ thị trực quan cho thấ y góc hướng hướng góc ttầm ầm có đặc tính tốt tốt thấy MƠ T TẢ TIÊU BAY THEO ĐƯ ĐƯỜNG ỜNG TRÒN TRÒN Ả MỤC MỤC TIÊU VỚI ỚI VẬN TỐC V VÀ ÀM MỤC ỤC TI TIÊU ÊU KHÔNG Đ ĐỔI ỔI Mục M ục tiêu tiêu bay th thẳng ẳng vvào trận trận địa với độ cao H vận vận tốc v từ điểm xuất phát xác định ịnh M0  xM , yM , zM  có cự hướng ớng θ1t0 Gọi ọi kkho hoảng ảng cách từ gốc tọa cự ly D0 góc hư 290 Vũ ũ Quốc Huy Huy, ““Một ột số quỹ đạo mục ti tiêu phục phục vụ mô ph ỏng … tác chi chiến ến ng ày đêm đêm.” ” ngày Thông tin khoa học học cơng ngh nghệ độ ộ đến hhình ình chi chiếu ếu đđường ờng bay llàà P Khi m mục ục tiêu tiêu bay th thẳng ẳng đến vị trí M1  xM1, yM1, zM1  có hình chi chiếu ếu véc véc tơ tơ cự cự ly tr ên m mặt ặt phẳng Oxoyo ằng P mục m ục ti tiêu bay theo đư đường ờng tr òn (hình 3) ) tròn Trên hình 3,, đo đoạn ạn M0M1 thể thể quỹ ỹ đạo mục mục ti tiêu bay thẳng thẳng Đo ạn quỹ đạo Đoạn bay đđãã được xây dựng mục Tiếp ếp theo cần xây dựng quỹ đạo m mục ục tiêu bay theo đư đường ờng tr tròn òn Hình 33 Mơ ttả ả mục ti tiêu chuy chuyển ển động theo đđường ờng tròn tròn Ta biết biết mục ti bay theo đư đường ờng tr tròn, òn, vận vận tốc tiếp tuyến v vận tiêu vận tốc góc  của mục ti tiêu có m ối liên hệ sau: mối liên hệ (6)) v  P Lấy tích phân hai vế (6 6) th thời ời gian t > t1: t t (7)) v dt   dt   t t P t 1 v (t  t1 )  1t1  1 P   v (t  t ) P   1  1t  arccos   D2  H  P   Trong t1 th thời ời gian để mục ti tiêu bay th thẳng ẳng từ điểm xuất phát đến điểm chuy chuyển ển sang quỹ đạo bay vvòng òng (8)) D02  H  P N N t1   v v Vị trí mục ti Vị tiêu M  xM , yM , zM  trong th thời ời gian t > t1:  Tạp ạp chí Nghi Nghiên ên cứu cứu KH&CN quân uân sự, sự, Số Đặc san TĐH, TĐH, 04 - 2019 291 Kỹỹ thuật điều khiển - Đi Điện ện tử   P xM  P cos 1  P cos 1t  arccos   D H2     v(t  t )     P      P yM  P sin 1  P sin 1t  arccos   D H2    zM  H  v(t  t )     P    Vậy V ậy vị trí mục ti tiêu biểu diễn tốn học ddưới ới dạng (10 10a) a) (10 10b) có biểu b): V < t < t1: Với    P  t xM  D02  H cos 1t  v sin 1t  arccos   D  H        P yM  D02  H sin 1t  v cos 1t  arccos   D2  H    zM  H (9)) (10 10a))   t   V t > t1: Với   P xM  P cos 1  P cos 1t  arccos   D H2     v(t  t )     P      P yM  P sin 1  P sin 1t  arccos   D H2    zM  H  v(t  t )     P    (10 10b)) Với V ới thông số mô ph ỏng như bảng bảng 11,, qquỹ ỹ đạo vvàà góc ccủa mục mục tiêu trư trường ờng hợp ợp nnày ày được thể nh hình Hình Quỹ òng góc ccủa mục ti tiêu Quỹ đạo bay vvòng 292 Vũ ũ Quốc Huy Huy, ““Một ột số quỹ đạo mục ti tiêu phục phục vụ mô ph ỏng … tác chi chiến ến ng ày đêm đêm.” ” ngày Thông tin khoa học công nghệ Quỹ đạo mục tiêu có mơ tả tốn học sau: T T - Khi < t ≤ t1: M1 =  9500 350 + 15,800 47, 438 0 t - Khi t > t1: M2 =  3000 cos  5, 037  t  3000 sin  5, 037  t  350  60 60      T  Các thông số mơ cho phép ta tính được: t1 = 188,679 s; T v1  15,800 47, 438 0 (m/s) Nhận xét: Từ lúc xuất phát đến thời điểm t1 = 188,679s, mục tiêu bay vào trận địa với góc tầm tăng dần Sau khoảng thời gian bay thẳng, mục tiêu chuyển sang chế độ bay vòng tròn với góc tầm khơng đổi góc hướng thay đổi theo chu kỳ Các góc mục tiêu đưa vào hệ truyền động bám có đặc tính tốt KẾT LUẬN Bài báo trình bày mơ tả tốn học quỹ đạo mục tiêu bay thẳng bay vòng tích hợp thành phần tổ hợp phòng khơng tầm thấp Đây quỹ đạo mục tiêu điển hình ứng dụng phục vụ mô huấn luyện đại đội pháo phòng khơng 37mm-2N tác chiến ngày đêm [1] Nhờ có mơ tả tốn học đường bay mục tiêu, góc tầm góc hướng mục tiêu tính tốn cụ thể, làm góc đặt cho hệ bám góc mục tiêu đài quan sát Đối với tổ hợp phòng khơng tầm thấp trang bị qn đội, ngồi tham số góc mục tiêu, thay đổi góc mục tiêu tham số quan trọng Trong công bố tiếp theo, tác giả trình bày thuật tốn tạo quỹ đạo mục tiêu tổng quát dành quan tâm mô sâu đến thay đổi góc mục tiêu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Viện Tự động hóa KTQS (2005), “Đại đội PPK 37mm - 2N tác chiến ngày đêm”, Tài liệu kỹ thuật tổng hợp, Hà Nội [2] Vũ Quốc Huy (2017), “Nghiên cứu tổng hợp hệ thống tự động bám sát mục tiêu cho đài quan sát phương tiện động”, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Viện KH-CN Quân sự, Hà Nội [3] Vũ Quốc Huy, Trần Ngọc Bình, Nguyễn Vũ, Nguyễn Quang Hùng (2014), “Khảo sát hệ điều khiển bám đài quan sát với số thủ đoạn mục tiêu”, Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Đặc san TĐH, T4-2014, tr 101-109 [4] X Rong Li and Vesselin P Jilkov (2003), “Survey of Maneuvering Target Tracking - Part I: Dynamic Models”, IEEE Trans On Aerospace and electronic systems, Vol 39, No 4, pp 1333-1364 Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san TĐH, 04 - 2019 293 Kỹ thuật điều khiển - Điện tử ABSTRACT SOME AIRCRAFT TARGET TRAJECTORIES SERVING THE TRAINING SIMULATION AT ANTI-AIRCRAFT GUN COMPANIES ACTING DAY AND NIGHT The paper presents a mathematical description of some of the target trajectories used in training in current anti-aircraft gun companies Two typical target trajectories - straight and round flight trajectories are built-in Specific target parameters are extracted from low-range air defense complexes, then included in the visual simulation calculation These trajectory descriptions play an important role, as the input for the system to keep abreast of activities, effectively supporting the actual training process Keywords: Target trajectories; Straight flying; Round flying; Anti-aircraft gun Nhận ngày 15 tháng 01 năm 2019 Hoàn thiện ngày 22 tháng 02 năm 2019 Chấp nhận đăng ngày 15 tháng năm 2019 Địa chỉ: Viện Tự động hóa KTQS * Email: maihuyvu@gmail.com 294 Vũ Quốc Huy, “Một số quỹ đạo mục tiêu phục vụ mô … tác chiến ngày đêm.” ... tạo quỹ đạo mục ti tiêu bay th thẳng ẳng và bay vòng phục phục thuật vụ ụ mô huấn luyện đại đội pháo ph phòng òng khơng 37mm-2N 37mm 2N tác chi chiến ến ngày Các tthông hông ssố ố mục ục ti tiêu. .. học quỹ đạo mục tiêu bay thẳng bay vòng tích hợp thành phần tổ hợp phòng khơng tầm thấp Đây quỹ đạo mục tiêu điển hình ứng dụng phục vụ mô huấn luyện đại đội pháo phòng khơng 37mm-2N tác chiến ngày. .. vvòng 292 Vũ ũ Quốc Huy Huy, “ Một ột số quỹ đạo mục ti tiêu phục phục vụ mô ph ỏng … tác chi chiến ến ng ày đêm đêm.” ” ngày Thông tin khoa học cơng nghệ Quỹ đạo mục tiêu có mơ tả tốn học sau: T